[发明专利]低延迟低电压电流比较器及电路模块

说明书

本发明提供了一种低延迟低电压电流比较器及电路模块。根据本发明的基于改进共源共栅电流镜的低延迟低电压电流比较器包括：基于共源共栅电流镜级改进电路和放大级电路，其中改进型共源共栅电流镜级电路的输出端连接至放大级电路的输入端。本发明提供了一种电流比较器，其具有较低的功耗和较低的比较延迟；其中，本发明的电路改进基于共源共栅电流镜，改进后的结构能够工作在低电源电压；共源共栅结构的引入使得电路输入级具有较大的输出阻抗，并通过放大级对信号放大，以得到轨对轨输出电平。

技术领域

本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种基于改进共源共栅电流镜的低延迟低电压电流比较器及电路模块。

背景技术

随着集成电路的发展，高性能的电路设计成为了难题，电流模电路相比于电压模电路具有更好的传输特性。在高频工作时不需要考虑杂散电容和寄生电容的影响，并且能够在低电源电压工作，在静态工作点固定的情况比电压模电路具有更好的输入裕度特性。

电流比较器作为ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)的接口，负责将模拟信号转化成数字信号，所以电流比较器的性能好坏对ADC的性能有很大影响。通常电流比较器在Flash ADC中不是单独存在，当其功耗过高时会严重影响到整个ADC的性能。对于电流比较器，通常关心的是它的功耗和传播延迟，因此，设计低功耗低延迟的电流比较器是非常重要的。

电流比较器通常分为两类，第一类是将输入电流与电路的静态工作电流进行比较，该电路的原理图1所示，A₁是电路的输入级，负责将电流转换为可供增益级处理的电压，A₂作为反馈，控制电路的阻抗特性和幅频特性，并且能够改善电路的传输特性，A₃作为增益级使得电路能够产生轨对轨输出电压，C₁和C₂为节点电容和杂散电容。该类型电路可以用于简单的电流修正比如CMFB(共模反馈)电路。第二类是比较双端输入电流，该结构通常是由差分结构组成，常用到差分放大器，差分放大器可以抑制共模噪声并且提高电路的处理的精度，但该类型电路的缺点是提高了电路的复杂性和流片的面积与成本，通常该结构适用于并行的ADC。

电流比较器的输入级通常可以通过简单的电流镜来实现，但由于电流镜的有限的输出阻抗和电流传递误差，使得电路的优化通常需要改善电路的恒流特性。

1994年，Traff等人提出了基于源随级的电流比较器如图2所示，该结构具有低延迟和高精度的特点，但是该结构存在一个严重的缺点，在输入裕度范围内有部分存在死区，亦即在输入电压动态范围内，小部分信号输入可能存在死区(无法正常输出信号，即输入管M01与M02同时关断)。

为了改进传统的电流比较器，Badal等人提出了基于威尔逊电流镜的电流比较器，其原理图如图3所示，该比较器的原理是通过威尔逊电流镜将输入电流传递到输出级，并通过产生的输出电流以及较高的输出阻抗，将电流信号转换为电压信号。该结构取得了良好的比较精度，但该结构不适用于低压应用，当电源电压小于1V时，输入管很难保持全部饱和，从而会导致部分电路的非线性失真。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够工作在低电源电压下并且具有较低的功耗和较低的比较延迟的基于改进共源共栅电流镜的低延迟低电压电流比较器。

根据本发明，提供了一种基于改进共源共栅电流镜的低延迟低电压电流比较器，包括：共源共栅电流镜级电路和放大级电路，其中共源共栅电流镜级电路的输出端连接至放大级电路的输入端。